Великая Отечественная война 1941—1945 гг. нанесла большой ущерб трамвайным хозяйствам СССР. Боевые действия, бомбёжки, диверсии приводили к повреждению или уничтожению вагонов, путей, строений и оборудования депо. Повреждения объектов энергохозяйства также приводили к остановкам в работе трамвая. Трамвайные хозяйства были лишены обученных кадров из-за мобилизации и ухода в Народное ополчение; приходилось спешно готовить новые кадры им на замену. Среди работников резко выросла доля женщин, а нагрузка на них возросла многократно. Техника и пути в годы войны не обслуживались в полном объёме и работали «на износ».

В городах СССР вводилось военное положение. Режим светомаскировки требовал на трамвае в ночное время уменьшать освещение салона и накал фар и ламп, принимать меры для устранения искрения при токосъёме, маскировать депо, мастерские и заводы.

В Москве, как и в других городах, для персонала трамвая были разработаны правила поведения при воздушной и химической тревоге. Для оперативного устранения последствий бомбёжек создавались пожарные и восстановительные команды и поезда. Строились укрытия и убежища. Авианалёты, начавшиеся в ночь с 21 на 22 июля 1941, повторялись затем еженощно, делая невозможным ночной ремонт вагонов. Как следствие, обслуживание их ухудшилось. Спешная расстановка вагонов на улицах при объявлении тревог приводила к авариям.

В критические дни октября 1941 объекты трамвая среди прочих важнейших объектов Москвы были подготовлены к уничтожению, в городе было введено осадное положение. Время движения было сокращено, ночное движение сведено к необходимому минимуму. Эвакуация жителей из Москвы, ухудшение состояния путей и вагонов, простои из-за ещё более участившихся воздушных тревог привели к сокращению перевозок. Возможности трамвайного хозяйства также оскудевали, требуя приспособления к меняющимся пассажиропотокам. Часть маршрутов была отменена, часть — изменена; впоследствии трамвайщики продолжали отслеживать изменения в пассажиропотоках и приспосабливать к ним маршрутную сеть. В то же время в городах востока Европейской части страны, Урала, Сибири, куда были эвакуированы многие предприятия с запада, остро стояла проблема перевозок рабочих. Москва и другие города передавали туда свои вагоны.

Термитно-стрелочный завод и другие подразделения московского трамвая были задействованы для изготовления противотанковых ежей, в мастерских производилась разнообразная продукция военного назначения. Ремонты вагонов на СВАРЗе были резко сокращены ради выпуска военной продукции.

На протяжении 1942 года работа московского трамвая (и транспорта в целом) продолжала ухудшаться, и к зиме 1942—1943 года ситуация стала критической. Это вынудило Московский городской комитет ВКП(б) и Моссовет принять меры к улучшению работы трамвая. На лето 1943 года было принято решение резко увеличить объёмы капитального ремонта путей и ремонта вагонов. Осенью из-за возврата в Москву эвакуированных ранее учреждений было продлено время работы пассажирского трамвая ночью; выпуск вагонов на линии был увеличен. Трамвай, как и город, стал вновь оживать.

Важность трамвая для обеспечения работы московской промышленности осознавалась на самом высоком уровне. В 1944 году, благодаря решениям Моссовета и ГКО, трамвай стал получать помощь от ряда московских и подмосковных заводов в форме станков и оборудования, деталей, шпал, рельсов. Пополнились и кадры трамвая. В результате выпуск вагонов был увеличен. Была открыта новая линия в город Тушино, к крупному машиностроительному заводу (завод № 82 НКАП). Строились в 1944—1945 гг. и другие объекты: разворотные кольца, конечные станции.

Трудно приходилось средним и малым трамвайным хозяйствам. Например, в тыловом Горьком немецкая авиация неоднократно бомбила ГАЗ и другие промышленные предприятия. Доставалось и трамваю. После одного из налётов в 1942 году разрушенными оказались несколько километров пути в Автозаводском районе города. Несмотря на нехватку техники, рельсов и шпал, движение было восстановлено через 12 часов. Вагоноремонтный завод в годы войны не действовал — на его площадях был развёрнут эвакуированный из Брянска завод по производству боеприпасов. К концу войны горьковский трамвай подошёл «на последнем издыхании» и требовал большой работы по восстановлению.

Трамвайные пути во многих городах использовались для грузовых перевозок как дублёры железнодорожных линий. Например, в Горьком в отсутствие железнодорожного моста через Оку для перевозки поездов между двумя её берегами использовалась трамвайная сеть, напрямую соединённая с железнодорожной. В Ленинграде также трамвайные пути использовались для доставки грузов на склады непосредственно в железнодорожных вагонах паровозами. Такое использование трамвайных путей приводило к их быстрому износу.

В Ленинграде ещё до начала войны на случай разрушения единственного железнодорожного моста через Неву была подготовлена запасная трасса для железнодорожных перевозок по трамвайным путям.

Массовая мобилизация автомобилей для нужд фронта и острый дефицит топлива обострили проблему грузовых перевозок для нужд промышленности и хозяйства. Восполнить эту убыль были призваны грузовые трамваи и троллейбусы. В некоторых городах сооружались новые ветки к заводам, складам, портам, электростанциям. Так, в Москве протяжённость грузовых путей увеличилась за годы войны на десятки километров. При необходимости в грузовые переоборудовалась часть пассажирских вагонов, строились и новые грузовые вагоны.

В городах, к которым приближалась линия фронта, трамваи использовались для фронтовых перевозок войск, военной техники, боеприпасов. Известен пример создания броневого трамвая в Ленинграде. Для перевозок раненых в прифронтовых городах, в городах с госпиталями часть пассажирских вагонов переоборудовалась в санитарные.